Dissertação

{en_GB=Implementation and hardware-in-the-loop evaluation of the Space CoBot free-flyer robot prototype} {} EVALUATED

{pt=O crescente interesse em veículos aéreos não tripulados, habitualmente chamados de drones, tem levado investigadores a aparecer com novas e interessantes aplicações, mas muito poucas relacionadas com robótica espacial. Esta tese descreve a arquitectura e o desenvolvimento de um protótipo de um veículo free-flyer, chamado Space CoBot, e da respectiva plataforma de teste com hardware-in-the-loop. A ideia de ter robot a voar dentro de estações espaciais não é nova, a estação Espacial Internacional com há alguns anos com vários robots SPHERES, e no presente ano esta frota está prestes a ser substituída por novos robots chamados Astrobees. O ambiente dentro da estação é atmosférico, o que permite que os robot utilizem outros sistemas de propulsão, não disponíveis no vácuo. O Space CoBot contribui para a Robótica Espacial com um design inovador, seguindo a arquitetura de um hexarotor para se deslocar mas com uma disposição dos motores que que permite alcançar a holonomia. Testar robots espaciais na Terra representa um enorme desafio, principalmente robots para ambientes de micro-gravidade. A testbed desenhada e implementada apresenta grandes diferenças das plataformas existentes, utiliza um gimbal para recriar a atitude do veículo em micro-gravidade, combinado com a translação num software de simulação. O presente documento descreve todos os passos de construção do protótipo e testbed. As experiências apresentadas demonstram o funcionamento do sistema e que é possível testar na Terra a estabilização de atitude de um veículo free-flyer., en=The emerging interest in micro aerial vehicles, commonly known as drones, has been leading researchers to come up with interesting new applications, but very few related with space robotics. This thesis presents the architecture and development of a prototype of a free-flyer vehicle, called Space CoBot, and respective hardware-in-the-loop testbed. Space CoBot is an aerial collaborative robot for micro-gravity environments such as space stations in orbit. The idea having of aerial vehicles flying inside space stations is not new, the ISS has SPHERES robots aboard for several years, and on the present year its fleet is about to be replaced with a new robot called Astrobee. The environment inside the station allows a variety of propulsion systems. The Space CoBot contributes to space robotics with an innovative design, following an hexarotor architecture to propel itself through air, but with a different motor disposition to achieve holonomy. Testing space robots on Earth also presents a huge challenge, mainly aerial vehicles for microgravity environments. The designed and implemented testbed is different from existing platforms, it uses a gimbal to mimic the vehicle attitude in microgravity coupled with a simulation of the vehicle translation. This document describes all the prototype build steps along with the surrounding testbed. Experiments demonstrate the system in operation and show it is possible to test on Earth the attitude stabilisation of a free-flyer vehicle.}
{pt=robots de serviço, multirotor, veículos aéreos, microgravidade, testbed, hardware-in-the-loop, en=service robots, multicopter, aerialrobots, microgravity, testbed, hardware-in-the-loop}

Junho 1, 2018, 10:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Rodrigo Martins de Matos Ventura

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Pedro Alexandre Delgado Roque

ISR - Lisboa

Investigador